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直升机整体式惯性粒子分离器研究现状
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作者 张永利 单小恬 +2 位作者 杜周 刘存良 张常贤 《航空工程进展》 CSCD 2024年第3期120-134,共15页
整体式惯性粒子分离器是一种直升机进气防护装置,其性能优异、应用广泛,对于保护直升机发动机、延长其使用寿命具有重要意义。本文从4个方面对整体式惯性粒子分离器的研究现状进行归纳总结,包括:总结了现有直升机进气防护装置的类型及... 整体式惯性粒子分离器是一种直升机进气防护装置,其性能优异、应用广泛,对于保护直升机发动机、延长其使用寿命具有重要意义。本文从4个方面对整体式惯性粒子分离器的研究现状进行归纳总结,包括:总结了现有直升机进气防护装置的类型及相关气动参数,梳理了整体式惯性粒子分离器现有的研究方法及取得的相关成果,分析了影响整体式惯性粒子分离器工作性能的因素,并展望了整体式惯性粒子分离器未来的发展方向。研究成果可为今后开展整体式惯性粒子分离器研究及优化设计提供一定参考。 展开更多
关键词 整体式惯性粒子分离器 研究方法 影响因素 分离效率 进气总压损失
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凹槽叶顶的气膜冷却特性
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作者 吴芳芳 许卫疆 +2 位作者 刘存良 史经垠 余泽宇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期278-285,共8页
涡轮工作时,叶顶间隙内高速高温的间隙泄露流会直接冲刷动叶顶部,产生局部高温区域,因此控制间隙泄露流至关重要。基于压敏漆涂料(PSP)实验,研究了密度比、吹风比和间隙高度对凹槽叶顶气膜冷却特性的影响。研究结果表明:密度比增大,凹... 涡轮工作时,叶顶间隙内高速高温的间隙泄露流会直接冲刷动叶顶部,产生局部高温区域,因此控制间隙泄露流至关重要。基于压敏漆涂料(PSP)实验,研究了密度比、吹风比和间隙高度对凹槽叶顶气膜冷却特性的影响。研究结果表明:密度比增大,凹槽叶顶气膜冷却效果逐渐提高,尤其是大间隙下冷效提高较为明显,叶顶面平均冷效增加了35%;间隙高度和吹风比对叶顶表面冷效的作用不是单一的,小间隙条件下,叶顶表面气膜冷效随着吹风比增大而增大,大间隙条件下,吹风比的增加使得叶顶表面气膜冷效先减小后增加,同时小吹风比时,间隙高度增加提高了叶顶尾缘区域和孔周围的气膜冷效,叶顶面平均冷效提高了6.85%。 展开更多
关键词 凹槽叶顶 间隙高度 吹风比 密度比 气膜冷效
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驱动式小组研讨的传热学理论提升教学方法探讨
3
作者 白晓辉 刘存良 孟宪龙 《科技风》 2023年第2期31-33,共3页
传热学课程是工程热物理及其他热工专业的必修课程。在新工科教育背景下,随着对综合型人才要求的不断提高,对具有扎实理论基础和创新能力的复合型人才的需求更加急迫。然而,目前传热学课程的授课存在课程时间少、理论与实践脱节的问题,... 传热学课程是工程热物理及其他热工专业的必修课程。在新工科教育背景下,随着对综合型人才要求的不断提高,对具有扎实理论基础和创新能力的复合型人才的需求更加急迫。然而,目前传热学课程的授课存在课程时间少、理论与实践脱节的问题,导致学生对传热学理论的认识不深刻,对传热学理论公式不敢推导,甚至对传热学理论缺乏了兴趣。针对以上问题,本文提出了驱动式小组研讨的传热学教学方法,即通过引入学生感兴趣的一个问题,或者让学生提前调研从而在课堂上提出问题,引起学生的兴趣,从而让学生提起主动了解背后理论的兴趣。这种方法对于学生深入理解和掌握传热学理论、激发学生的课堂热情和创新思维起到了非常好的效果。 展开更多
关键词 传热学 理论 问题驱动式 创新
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延迟焦化装置掺炼油泥的影响
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作者 刘存亮 李高峰 乔正旭 《炼油与化工》 CAS 2023年第1期36-39,共4页
延迟焦化装置处理“三泥”技术已广泛在炼化企业运用,该技术可大幅降低企业危险废物的处置费用。某公司延迟焦化装置掺炼油泥以来,对装置造成分馏系统腐蚀等影响,同时引发焦化装置产品是否对下游装置带来不利影响的探讨。文中详细介绍... 延迟焦化装置处理“三泥”技术已广泛在炼化企业运用,该技术可大幅降低企业危险废物的处置费用。某公司延迟焦化装置掺炼油泥以来,对装置造成分馏系统腐蚀等影响,同时引发焦化装置产品是否对下游装置带来不利影响的探讨。文中详细介绍了延迟焦化装置掺炼油泥流程,列举了国内同类装置掺炼油泥的加工方案,通过掺炼油泥不同加工方案的对比,说明了对产品质量、设备腐蚀的影响。同时分析了掺炼油泥后,焦化装置产品因携带焦粉等杂质可能对下游装置造成的不利影响,并提出相应的建议措施。 展开更多
关键词 延迟焦化 含油油泥 金属 加氢 失活
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高主流湍流度下倾斜角对圆柱孔气膜冷却特性影响的实验研究 被引量:3
5
作者 刘存良 谢刚 朱惠人 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期47-53,60,共8页
为了研究高湍流度下圆柱孔流向倾斜角对气膜冷却特性的影响,在主流湍流度为11.82%的工况下,采用瞬态热色液晶测量技术对倾斜角为30°、60°的气膜孔冷却特性进行了研究,并与低湍流度工况下的结果进行对比。实验结果表明:气膜孔... 为了研究高湍流度下圆柱孔流向倾斜角对气膜冷却特性的影响,在主流湍流度为11.82%的工况下,采用瞬态热色液晶测量技术对倾斜角为30°、60°的气膜孔冷却特性进行了研究,并与低湍流度工况下的结果进行对比。实验结果表明:气膜孔倾斜角增大会导致气膜冷却效率下降;主流湍流度增大会提高上游冷却效率,降低下游冷却效率,冷却效率展向分布更加均匀。吹风比的增加导致各倾斜角气膜孔换热系数比显著增加,在小吹风比条件下,换热系数比沿流向时降低,而大吹风比条件下换热系数比呈现先上升后下降的分布;气膜孔倾斜角增大会在整体上强化壁面对流换热强度,主流湍流度增加导致换热系数比明显减小。随着吹风比的增加,下游区域的主流湍流度导致两种倾斜角气膜孔的冷却效率和换热系数比差距增大,在上游区域主流湍流度的影响较为复杂。 展开更多
关键词 气膜冷却 主流湍流度 倾斜角 冷却效率 换热系数比
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涡轮叶片双排气膜冷却效率叠加计算准确性研究 被引量:2
6
作者 孟通 朱惠人 +1 位作者 刘存良 徐博涵 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期55-62,共8页
为进一步了解涡轮叶片上多排气膜间的流动及换热规律,选取对气膜冷却效率有影响的3种典型因素(叶片型面、吹风比、孔排方式)进行了实验及数值计算研究,验证了涡轮叶片气膜冷却效率叠加计算的适用性。结果表明:由于叶片型面曲率的存在,... 为进一步了解涡轮叶片上多排气膜间的流动及换热规律,选取对气膜冷却效率有影响的3种典型因素(叶片型面、吹风比、孔排方式)进行了实验及数值计算研究,验证了涡轮叶片气膜冷却效率叠加计算的适用性。结果表明:由于叶片型面曲率的存在,叶片吸力面为凸面气膜更容易吹脱,气膜孔后冷却效率叠加计算误差约为5%;叶片压力面为凹面气膜被压向壁面,前后排气膜间影响较大,叠加计算值比实验值约高13%。孔排排布方式对叠加计算结果同样有影响,叉排结构中气膜间呈现"块状叠加"现象,叠加计算值与实验值相比误差在5%以内。顺排结构中气膜呈现"层状叠加"现象,计算结果偏高,误差在10%左右。吹风比对冷却效率叠加计算准确性有较大影响,低吹风比时叠加计算较准确,随着吹风比增加叠加误差逐渐增大。针对叠加计算误差较大的工况,本文提出了相应的计算修正公式。 展开更多
关键词 涡轮叶片 气膜冷却效率 叠加规律 实验研究
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预旋结构对空间布雷顿循环涡轮盘表面换热特性的影响
7
作者 张宗卫 王钊 +2 位作者 刘志宏 刘存良 刘聪 《上海航天(中英文)》 CSCD 2022年第2期111-118,共8页
针对空间核动力航天器涡轮盘表面温度过高和温度梯度较大的情况,提出了一种预旋涡轮盘冷却结构。采用数值模拟的方法对比分析了有无预旋2种冷却结构下的涡轮盘表面换热特性,研究了旋转雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明:与无预旋结... 针对空间核动力航天器涡轮盘表面温度过高和温度梯度较大的情况,提出了一种预旋涡轮盘冷却结构。采用数值模拟的方法对比分析了有无预旋2种冷却结构下的涡轮盘表面换热特性,研究了旋转雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明:与无预旋结构相比,预旋结构可以有效地提高氦氙冷却气流与涡轮盘的对流换热系数,降低其表面最高温度和温度梯度,最高温降可达63.1 K。随着旋转雷诺数增大,涡轮盘表面最高温度降低,轮盘表面平均换热系数增大,采用预旋结构的表面平均换热系数比无预旋结构增大13.4%。 展开更多
关键词 航天器 涡轮盘 预旋 冷却结构 换热特性
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主流湍流度对涡轮导叶压力面扩张型气膜孔冷却特性的影响
8
作者 姚春意 朱惠人 +2 位作者 李鑫磊 刘存良 张博伦 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期58-69,共12页
为了研究主流湍流度对涡轮导叶压力面扩张型气膜孔冷却特性的影响,在高亚声速风洞中进行了实验,通过热电偶测得了气膜孔排下游的气膜冷却效率和换热系数,叶栅进口雷诺数的范围为3.0×105~9.0×105,出口马赫数为0.8。两排单排扩... 为了研究主流湍流度对涡轮导叶压力面扩张型气膜孔冷却特性的影响,在高亚声速风洞中进行了实验,通过热电偶测得了气膜孔排下游的气膜冷却效率和换热系数,叶栅进口雷诺数的范围为3.0×105~9.0×105,出口马赫数为0.8。两排单排扩张型气膜孔分别位于压力面25%和70%的相对弧长处,高低湍流度分别为14.7%和1.3%。实验结果表明:对于孔排1,随着吹风比的增大,气膜冷却效率在低湍流度时呈现先增后减的特征,而在高湍流度时单调提升;在相同吹风比时,主流湍流度升高增强了主流和冷气的掺混,加快了冷气的耗散从而降低了气膜冷却效率。对于孔排2,主流湍流度升高在小吹风比时使气膜冷却效率降低,而在大吹风比时抑制了冷气脱离壁面从而提高了气膜冷却效率。吹风比增大显著增强了孔排1下游的换热,而对孔排2影响较小;主流湍流度升高显著提高了孔排1和孔排2下游的换热系数比。整体来看,主流湍流度升高降低了孔排1和孔排2下游的气膜冷却效果。 展开更多
关键词 主流湍流度 涡轮导叶 扩张型气膜孔 气膜冷却效率 换热系数比
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气流管道内多模态远场辐射特性研究
9
作者 许坤波 刘存粮 +2 位作者 仝帆 乔渭阳 高成冲 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第6期6-11,共6页
引入了无量纲多模态指向性函数,针对半无限长、存在均匀亚声速流动的硬壁圆形管道内的多模态噪声辐射特性进行数值和实验研究。将模态的指向性函数表示为远场声压平方与声功率的比值,其值依赖于各个导通模态的幅值和方向函数。数值研究... 引入了无量纲多模态指向性函数,针对半无限长、存在均匀亚声速流动的硬壁圆形管道内的多模态噪声辐射特性进行数值和实验研究。将模态的指向性函数表示为远场声压平方与声功率的比值,其值依赖于各个导通模态的幅值和方向函数。数值研究中包含3种声源分布模型:均匀分布的不相干单极子、均匀分布的不相干偶极子以及模态等能量模型。数值研究表明每个模态的幅值可以表示为模态导通比的函数。对均匀流下的多模态指向性函数的精确数值解和解析解进行对比,并在高频处进行验证研究,结果表明在高频处数值解和解析解相当符合。模态指向性函数随着气流马赫数增大而增大,轴流风扇噪声辐射结果在高频处与根据模态等能量模型计算出的远噪声指向性最相符,精度最高。数值和实验结果表明模态等能量声源模型可以用于预测风扇在高频处的远场辐射噪声。 展开更多
关键词 声学 模态 指向性 远场辐射噪声 风扇噪声
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三维波纹板冲击/发散冷却结构流动及换热特性的数值研究
10
作者 李国栋 郭涛 +2 位作者 马钊 刘存良 孔德海 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期212-222,共11页
为了进一步提升冲击冷却的强化换热潜力,在典型冲击/发散结构的基础上提出了一种冲击板为三维波纹板的冲击/发散冷却结构。三维波纹板由横向(X)及纵向(Y)的正弦波系叠加而成,冲击孔布置在正弦波的波谷位置。通过基于雷诺时均N-S方程的Re... 为了进一步提升冲击冷却的强化换热潜力,在典型冲击/发散结构的基础上提出了一种冲击板为三维波纹板的冲击/发散冷却结构。三维波纹板由横向(X)及纵向(Y)的正弦波系叠加而成,冲击孔布置在正弦波的波谷位置。通过基于雷诺时均N-S方程的Realizable k-ε湍流模型进行了冲击/发散结构的数值模拟,对比了平板结构与三维波纹板结构在射流流动及靶面换热特性上的差异并研究了波纹板波幅(A/d)的影响规律。其中基于冲击孔直径d定义的射流雷诺数的研究范围为Red=300~3000,波纹板波幅的研究范围为A/d=0.5~1.1,冲击孔的横向间距、纵向间距及冲击距分别为S/d=10.0,P/d=5.0,H/d=3.0。结果表明:与实验结果相比,Realizable k-ε湍流模型能够对线平均及面平均努塞尔数(NuAve,^(—)Nu)给出准确的预测;三维波纹板结构相比平板结构降低了射流冲击靶面前的动量损失,显著提高了驻点附近的换热强度,当A/d=0.8时,距冲击驻点1.5d范围内NuAve的最大增幅为32.3%;随着A/d的增大,冲击驻点区的换热得到明显强化,但驻点区以外的换热基本不发生改变。改变A/d对^(—)Nu的增益效果受到Red的影响,在A/d=1.1时,Red由300增大到3000对应的^(—)Nu增幅由36.6%降低为11.6%;随着Red和A/d的增大,流量系数(Cd)逐渐增大,三维波纹板结构的流量系数大于平板结构,但增幅小于3%。 展开更多
关键词 矢量喷管 冲击发散冷却 三维波纹板 流动及换热特性 数值模拟
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Improvement of Film Cooling Design for Turbine Vane Leading Edge Considering Combustor Outflow
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作者 WANG Xinyu liu cunliang +2 位作者 FU Zhongyi LI Yang ZHU Huiren 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CSCD 2024年第1期311-327,共17页
As the interaction between the combustor and the turbine in the aero-engine continues to increase,the film cooling design considering the combustor swirling outflow has become the research focus.The swirling inflow an... As the interaction between the combustor and the turbine in the aero-engine continues to increase,the film cooling design considering the combustor swirling outflow has become the research focus.The swirling inflow and high-temperature gas first affect the vane leading edge(LE).However,no practical improved solution for the LE cooling design has been proposed considering the combustor swirling outflow.In this paper,the improved scheme of showerhead cooling is carried out around the two ways of adopting the laid-back-fan-shaped hole and reducing the coolant outflow angle.The film cooling effectiveness(η) and the coolant flow state are obtained by PSP(pressure-sensitive-paint) and numerical simulation methods,respectively.The research results show that the swirling inflow increases the film distribution inhomogeneity by imposing the radial pressure gradient on the vane to make the film excessively gather in some positions.The showerhead film cooling adopts the laid-back-fan-shaped hole to reduce the momentum when the coolant flows out.Although this cooling scheme improves the film attachment and increases the surface-averaged film cooling effectiveness(η_(sur)) by as much as15.4%,the film distribution inhomogeneity increases.After reducing the coolant outlet angle,the wall-tangential velocity of the coolant increases,and the wall-normal velocity decreases.Under the swirl intake condition,both ηand the film distribution uniformity are significantly increased,and the growth of η_(sur) is up to 16.5%.This paper investigates two improved schemes to improve the showerhead cooling under the swirl intake condition to provide a reference for the vane cooling design. 展开更多
关键词 turbine vane showerhead cooling swirling inflow laid-back-fan-shaped hole film hole inclination
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弯扭涡轮叶片前缘复合角孔气膜冷却
12
作者 任明 刘存良 +3 位作者 杜昆 张丽 朱惠人 张博伦 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第18期93-106,共14页
采用压力敏感漆(PSP)测量技术,试验测量了前缘区域的气膜有效度,分析了流量比和密度比对弯扭动叶前缘气膜冷却特性的影响,并通过数值模拟方法研究了多种气膜孔形和孔排布局对前缘气膜冷却特性的影响。试验结果表明,流量比对前缘区域的... 采用压力敏感漆(PSP)测量技术,试验测量了前缘区域的气膜有效度,分析了流量比和密度比对弯扭动叶前缘气膜冷却特性的影响,并通过数值模拟方法研究了多种气膜孔形和孔排布局对前缘气膜冷却特性的影响。试验结果表明,流量比对前缘区域的气膜有效度影响不明显,而密度比的增加可将气膜有效度提升30%~60%,与数值结果吻合良好。采用扩大气膜孔径或者采用扩张型气膜孔的方式可以有效提升前缘气膜有效度,可达200%以上;当前缘气膜孔带复合角度时,采用非对称的叉排布局可以避免局部过冷却和气膜抬升,有效提高该区域的气膜有效度。 展开更多
关键词 气膜有效度 弯扭动叶 前缘 压力敏感漆 密度比 流量比
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基于RSM的带有热障涂层气膜孔参数优化的数值研究
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作者 闫浩楠 张丽 +3 位作者 朱惠人 刘存良 何爱杰 刘松 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1328-1339,共12页
为解决有涂层时多种因素导致气膜冷效优化计算成本增大的问题,通过Box-Behnken方法合理设计3个吹风比(0.5、1.0和1.5)下,气膜孔流向倾角、长径比和涂层厚度3种参数的耦合模型,利用Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟,将模拟结果通过... 为解决有涂层时多种因素导致气膜冷效优化计算成本增大的问题,通过Box-Behnken方法合理设计3个吹风比(0.5、1.0和1.5)下,气膜孔流向倾角、长径比和涂层厚度3种参数的耦合模型,利用Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟,将模拟结果通过响应面分析法(RSM)得到响应方程,最终通过响应方程预测最优参数。结果表明:孔倾角和涂层厚度为影响有涂层(TBC)气膜孔冷效的主要因素,长径比为影响冷效的次要因素。通过响应方程预测能达到最优气膜冷效时的模型,结果显示优化模型在所研究吹风比范围内气膜冷效相对于参考提升了55.45%~90.95%,响应方程的预测误差范围为2.71%~13.42%,具有较高的准确性。 展开更多
关键词 气膜冷却 热障涂层 长径比 响应面分析 几何参数
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微小狭缝肋矩形通道多目标优化
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作者 孔德海 陈少秋 +1 位作者 刘存良 郭涛 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1025-1037,共13页
开展了矩形通道内微小狭缝肋的换热和流阻性能的多目标优化研究。选取缝宽、相邻缝间距、狭缝的前端面和后端面与壁面距离四个参数作为优化变量,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解。分析了Pareto最优前沿面上四种优化... 开展了矩形通道内微小狭缝肋的换热和流阻性能的多目标优化研究。选取缝宽、相邻缝间距、狭缝的前端面和后端面与壁面距离四个参数作为优化变量,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解。分析了Pareto最优前沿面上四种优化方案下微小狭缝肋的流动和传热热特性。结果表明:优化后的微小狭缝肋的换热能力与实心肋相当,而流动阻力有所降低,肋壁的换热均匀性得到显著提高。 展开更多
关键词 内部冷却 微小狭缝肋 多目标优化 强化传热 流动阻力
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Experimental Study of Heat Transfer and Film Cooling Performance of Upstream Ejected Coolant on a Turbine Endwall 被引量:1
15
作者 ZHANG Jie liu cunliang +2 位作者 ZHANG Li YAO Chunyi LI Lin 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期718-728,共11页
An upstream coolant injection that is different from the known leakage flow was introduced to protect the turbine endwall.This coolant is ejected tangentially from a row of cylindrical holes situated at the side of a ... An upstream coolant injection that is different from the known leakage flow was introduced to protect the turbine endwall.This coolant is ejected tangentially from a row of cylindrical holes situated at the side of a backward-facing step.In this experiment,the effects of mass flow ratio and leakage slot width on the endwall heat transfer characteristics were investigated.The dimensionless heat transfer coefficient(Nu)and adiabatic film cooling effectiveness(η)on an axisymmetric turbine endwall were measured by the stable-state thermochromic liquid crystal(TLC)technique and the pressure sensitive paint(PSP)technique,respectively.Three mass flow ratios(MFR)of 0.64%,0.85%,and 1.07%,as well as two leakage slot widths(W)of 3.93 mm,and 7.86 mm were considered.Results indicate that the injection film suppresses the strength of the passage vortex,which leads to the coolant covering almost the entire endwall.This result is more evident for the higher MFR cases,meanwhile,the corresponding averaged film cooling effectiveness is increased with the enhancement of the MFR.However,the case with a higher MFR produces a higher heat transfer coefficient distribution,especially in the region close to the leakage slot edge.Besides,when the W is lower,the endwall presents a higherηand a lower Nu for all the cases,which can guide the optimal design of the endwall. 展开更多
关键词 axisymmetric turbine endwall film cooling effectiveness heat transfer coefficient coolant injection leakage slot
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Numerical Investigation of Flow and Heat Transfer in Vane Impingement/Effusion Cooling with Various Rib/Dimple Structure
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作者 WANG Mingrui ZHU Huiren +3 位作者 liu cunliang WANG Rui WU Zhuang YAO Chunyi 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期1357-1377,共21页
By investigating heat transfer and flow structures of dimples,orthogonal ribs,and V-shaped ribs in the impingement/effusion cooling,the article is dedicated to selecting a best-performing internal cooling structure fo... By investigating heat transfer and flow structures of dimples,orthogonal ribs,and V-shaped ribs in the impingement/effusion cooling,the article is dedicated to selecting a best-performing internal cooling structure for a turbine vane.The overall cooling effectiveness and coolant consumption are adopted to evaluate the cooling performance.To analyze the influence of structural modification,the flow field is investigated on chordwise/spanwise sections and the target surface.The blockage effect on crossflow can protect jet flow,resulting in higher heat transfer performance of the target surface.Ribs own a stronger blockage effect than dimples.Compared with the blockage effect,the influence of the rib shape is negligible.By installing dimples between ribs,heat transfer is augmented further.The introduction of ribs/dimples leads to higher discharge coefficients of jet nozzles but lower discharge coefficients of film holes.Thus,the film cooling deteriorates.Meanwhile,the installation of the ribs and dimples decreases total coolant consumption.The effect of ribs/dimples on heat transfer and effusion condition of internal and external cooling is analyzed.The best-performing cooling structure is the target surface with dimples and orthogonal ribs,which decreases the wall temperature and coolant consumption by 14.57-28.03 K and 1.19%-1.81%respectively.This article concludes the flow mechanism for dimples and influence factors on the cooling performance,which may serve as guidance for the turbine vane design. 展开更多
关键词 conjugate heat transfer impingement cooling DIMPLE V-shape rib discharge coefficient
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Numerical Investigation on Flow and Cooling Characteristics of a Micro-Ribbed Vane Endwall
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作者 DU Kun CHEN Qihao +3 位作者 LI Yang SUNDEN Bengt liu cunliang LI Wei 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期786-799,共14页
The secondary flow originated from the inherent pressure gradient inside the vane cascade has a strong impact on the endwall cooling performance as the crossflow sweeps the upstream coolant jet towards the suction sid... The secondary flow originated from the inherent pressure gradient inside the vane cascade has a strong impact on the endwall cooling performance as the crossflow sweeps the upstream coolant jet towards the suction side,resulting in intensifying thermal load near the pressure side endwall.Hence a novel ribbed-endwall is introduced to suppress passage crossflow.The effects of the mass flow ratio and the rib layout were examined using numerical simulations by solving the three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)equations with the shear stress transport(SST)k-ωturbulence model.The results indicate that the ribs effectively prevent the coolant migrating from the pressure side to the suction side,helping the coolant jet to spread along the lateral orientation.Therefore,the endwall adiabatic film cooling effectiveness is substantially improved.The maximum cooling effectiveness is achieved for the case with three-ribs when the height of the rib equals one hole diameter among all cases.The area-averaged adiabatic cooling effectiveness is enhanced by 31.6%relative to the flat endwall when the mass flow ratio of coolant to mainstream equals to 0.52%.More importantly,the ribbed-endwall obtains a relatively lower level of aerodynamic loss owing to the reduced lateral migration inside the vane cascade. 展开更多
关键词 vane endwall micro-ribbed endwall adiabatic film cooling effectiveness flow structure numerical study
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Experimental Study on the Overall Cooling Effectiveness of Effusion-Cooling Ceramic Matrix Composite Platform
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作者 DU Kun CHEN Qihao +2 位作者 HUANG Xiaoyang LIANG Tingrui liu cunliang 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期1034-1048,共15页
Ceramic matrix composite(CMC),with higher thermal limit and lower density relative to the superalloy,is regarded as the most important structural material for modern gas turbine engines.However,the anisotropic thermal... Ceramic matrix composite(CMC),with higher thermal limit and lower density relative to the superalloy,is regarded as the most important structural material for modern gas turbine engines.However,the anisotropic thermal conductivities caused by the weave patterns totally change the thermal conduction performance inside the solid domain.Therefore,the present study aims to use the infrared thermographic to measure the SiC/SiC composite platform with staggered effusion holes along with the superalloy platform.CMC platform is prepared by 2-D plain weave braid structure with chemical vapor infiltration(CVI)process.The temperature of mainstream is 900 K to match the real mainstream to coolant temperature ratio(T_(g)/T_(c)=1.5,2.1).The experimental was conducted with seven mass flow ratios(MFR=1.5%-4.5%).The results indicate that the thermal conductivity along the thickness direction is of great importance for the CMC platform.The superalloy platform obtains higher level of overall cooling effectiveness than CMC at T_(g)/T_(c)=1.5.However,the CMC platform achieves greater overall cooling effectiveness relative to superalloy at T_(g)/T_(c)=2.1.In addition,CMC platform presents enhanced uniformity of overall cooling effectiveness due to the larger in-plane thermal conductivity. 展开更多
关键词 conjugate heat transfer effusion cooling ceramic matrix composite temperature ratio
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Effects of Ribbed-Cavity Tip on the Blade Tip Aerothermal Performance in a High Pressure Turbine Stage
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作者 DU Kun LI Huarong +1 位作者 SUNDEN Bengt liu cunliang 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期800-811,共12页
For unshrouded blade tip,the high-temperature gas flows through the tip clearance by force of the lateral pressure difference.Thereby,the blade tip endures increasing thermal load.Furthermore,the conventional blade ti... For unshrouded blade tip,the high-temperature gas flows through the tip clearance by force of the lateral pressure difference.Thereby,the blade tip endures increasing thermal load.Furthermore,the conventional blade tip treatment cannot continuously provide protection for the deteriorating service environment.In the present study,aerothermal characteristics of the squealer blade tip with staggered ribs,partial squealer rim and different partial squealer rim thickness were investigated to explore the influences of ribbed-cavity tip on the tip heat transfer,leakage flow and turbine stage efficiency.The numerical results indicate that the ribbed-cavity tips are beneficial for the reduction of the blade tip thermal load and leakage flow.Among the present six blade tip designs,the minimal area-averaged heat transfer coefficient is obtained by the case with the staggered ribs and a deeper squealer rim,which is reduced by 31.41%relative to the squealer tip.Plus,the blade tip modification closer to leading edge or tip mid-chord region performs better than trailing edge in reducing the tip leakage flow. 展开更多
关键词 gas turbine tip leakage flow numerical simulation blade tip configuration
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不同湍流度下吹风比对涡轮导向叶片吸力面气膜冷却的影响 被引量:8
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作者 贺宜红 刘存良 +2 位作者 宋辉 朱惠人 周志翔 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期521-529,共9页
采用基于窄带热色液晶测量的瞬态全表面传热测量技术,研究了不同主流湍流度下的吹风比对涡轮导向叶片气膜冷却的影响,获得了叶片吸力面侧圆柱形孔排气膜冷却效率和表面传热系数比的全表面分布数据。结果表明:由于气膜射流与主流掺混的... 采用基于窄带热色液晶测量的瞬态全表面传热测量技术,研究了不同主流湍流度下的吹风比对涡轮导向叶片气膜冷却的影响,获得了叶片吸力面侧圆柱形孔排气膜冷却效率和表面传热系数比的全表面分布数据。结果表明:由于气膜射流与主流掺混的相互作用会随着主流湍流度的变化而变化,因此在主流湍流度不同时,吹风比对气膜冷却效率和表面传热系数比的影响规律会有所不同;主流湍流度较小时,吹风比的增大会显著减弱气膜覆盖效果与气膜冷却效率,但是在大湍流度下,吹风比的影响较弱,尤其是在远下游区域;相同的主流湍流度条件下,吹风比的增大会使得表面传热系数提高,但是在大湍流度下,换热增强效果较弱;相同吹风比下,高湍流度下的表面传热系数比相对较小。 展开更多
关键词 气膜冷却 吹风比 主流湍流度 气膜冷却效率 表面传热系数
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